L-AP復(fù)合海藻酸鈉制備油凝膠及其在餅干中的應(yīng)用

賈永京 吳曉齡 潘利華 鄭志 姜紹通 羅水忠

摘要 以山茶油為原料，L-抗壞血酸棕櫚酸酯（L-AP）復(fù)合1.0%～1.6%海藻酸鈉為凝膠因子，采用乳液模板法制備山茶油凝膠。在分析海藻酸鈉濃度對乳液微觀結(jié)構(gòu)、油凝膠的干樣質(zhì)構(gòu)、油損失率和流變特性影響的基礎(chǔ)上，以油凝膠替代0%～100%黃油制備餅干，分析油凝膠替代對餅干品質(zhì)的影響。結(jié)果表明：海藻酸鈉濃度為1.6%時，油凝膠的凝膠特性最佳，其干樣的硬度最大，為119.55 g，油損失率最低，僅12.7%。與市售黃油制備的餅干相比，油凝膠的替代弱化了餅干的質(zhì)構(gòu)和感官，但1.8% L-AP復(fù)合1.6%海藻酸鈉制備的油凝膠替代25%和50%黃油制備的餅干，感官品質(zhì)無明顯下降。

關(guān)鍵詞 L-AP;海藻酸鈉;油凝膠;黃油;餅干

中圖分類號 TS213.22? 文獻標(biāo)識碼 A

文章編號 0517-6611（2021）24-0185-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.24.045

Fabrication of Oleogels Stabilized by L-AP Incorporated with Sodium Alginate and Its Application in Cookies

JIA Yong-jing，WU Xiao-ling，PAN Li-hua et al （School of Food and Bioengineering，Hefei University of Technology，Key Laboratory for Agricultural Products Processing of Anhui Province，Hefei，Anhui 230009）

Abstract The oleogels were prepared by camellia oil and L-AP incorporated 1.0%-1.6% sodium alginate as gelatinizers.Effects of sodium alginate concentrations on the microstructure of the emulsions，the texture of the dried products，the oil loss and viscoelasticity of the oleogels were investigated.The texture comparison of the cookies made with butter or camellia oil，and with 0-100% oleogels to partly or completely replace the butter were carried out.The results showed that when the concentration of sodium alginate was 1.6%，the gel properties of the gel were the best，and the hardness of the sample was 119.55 g，and whose oil loss rate was 12.7%.Compared with the cookies made with butter，the substitution of oleogels weakened the texture and sensory of cookies，but when the substitution levels were 25% and 50%，the cookies exhibited the similar qualities to that made with butter.

Key words L-AP;Sodium alginate;Oleogels;Butter;Cookies

基金項目 “十三五”國家重點研發(fā)計劃課題“富含多酚油料綠色高效加工與高值化利用技術(shù)及裝備研發(fā)與示范”（2018YFD0401104）;安徽省科技攻關(guān)重大專項（202003a06020025）。

作者簡介 賈永京（1996—），男，安徽合肥人，碩士研究生，研究方向：食品工程。通信作者，教授，博士，從事功能脂質(zhì)開發(fā)與相關(guān)結(jié)構(gòu)化食品研究。

收稿日期 2021-04-28

餅干因口感酥脆、風(fēng)味特殊而深受人們的喜愛。脂肪是制作餅干的主要成分，影響著餅干的質(zhì)構(gòu)、風(fēng)味和口感[1]。當(dāng)前，制作餅干采用的脂肪主要是起酥油或人造黃油。但是這類脂肪含有大量的飽和脂肪酸和反式脂肪酸，食用過多會導(dǎo)致肥胖、冠心病等疾病的發(fā)生[2]。因此，亟待尋找既可降低食品中飽和脂肪酸又可保持烘焙食品原有質(zhì)構(gòu)和風(fēng)味的脂肪替代物。

油凝膠化是一種將液體油轉(zhuǎn)化成凝膠狀卻不改變其化學(xué)性質(zhì)的方法，能夠賦予液態(tài)油固體脂肪性質(zhì)[3]。通過移除界面牢固的乳液中的水相獲得油凝膠的方法（即乳液模板法），是油凝膠化的有效途徑。有研究發(fā)現(xiàn)，茶多酚脂肪酸酯通過速溶—冷凍結(jié)晶等方法能形成納米顆粒，并構(gòu)建乳液模板作為固態(tài)脂肪替代物應(yīng)用在烘焙食品中[4-5]。進一步研究發(fā)現(xiàn)，既有親水性抗壞血酸基又有疏水性棕櫚酸基的L-抗壞血酸棕櫚酸酯（L-AP）亦是一種潛在的小分子油凝膠劑，將其與海藻酸鈉復(fù)合制備乳液模板可以結(jié)構(gòu)化山茶油并形成油凝膠。該研究嘗試使用上述油凝膠替代黃油應(yīng)用于餅干制作，以期降低餅干中飽和脂肪酸含量，并賦予餅干較高的營養(yǎng)價值和貯藏穩(wěn)定性。

1 材料與方法

1.1 主要試劑與儀器 L-AP和海藻酸鈉購自上海葉源生物有限公司;油茶籽油，黃油，白砂糖購自合肥合家福超市。FD-1B-50冷凍干燥機，北京博醫(yī)康實驗儀器有限公司;BX51光學(xué)顯微鏡，日本Olympus公司;TX-XTP Plus質(zhì)構(gòu)儀，美國Stable Micro Syete公司;DHR3旋轉(zhuǎn)流變儀，美國TA公司。

1.2 山茶油基油凝膠的制備 稱取4.5 g L-AP添加到150 mL茶油并置于150 ℃油浴鍋中加熱至溶解，冷卻后添加茶油并高壓均質(zhì)以配制成1.8%（M/V）VC棕櫚酸酯分散系。另取海藻酸鈉分別溶于蒸餾水中配制成1.0%、1.2%、1.4%和1.6%（M/V）海藻酸鈉分散體系。接著將L-AP分散體系與海藻酸鈉分散體系以5∶5的比例混合，置于4 ℃、13 000 r/min高速剪切乳化機中處理2 min，得L-AP海藻酸鈉分散體系即乳液模板。然后將乳液模板置于冷凍干燥機中24 h，得油凝膠干樣。最后將干樣置于1 000 r/min電動攪拌器中剪切3 min，得油凝膠[6]。

1.3 山茶油基油凝膠的表征

1.3.1 乳液模板的微觀結(jié)構(gòu)觀察。采用光學(xué)顯微鏡觀察乳液模板的微觀結(jié)構(gòu)并拍照。

1.3.2 油凝膠樣品的質(zhì)構(gòu)分析[7]。

采用質(zhì)構(gòu)儀測定山茶油凝膠的硬度、彈性、黏著性和恢復(fù)性。測試條件：選擇TPA模式，P5圓柱形探頭，測前速度2 mm/s，測試速度1 mm/s，測后速度2 mm/s，下壓距離5 mm，觸發(fā)力5 g。

1.3.3 油凝膠的油損失率分析[8]。

取10 mL離心管稱重記為m，加入1～2 g油凝膠置于離心管中稱重記為m1;然后在4 ℃、2 000 r/min的條件下離心15 min，用脫脂棉除去游離出的茶油后稱重記為m2，油損失率計算公式如下：

油損失率=（m1-m2）/（m1-m）×100%

1.3.4 油凝膠的流變學(xué)分析[9]。

采用旋轉(zhuǎn)流變儀分別對樣品進行應(yīng)力、頻率和剪切速率掃描。選擇40 mm夾板，間隙設(shè)置為1 000 μm，測試溫度為25 ℃。應(yīng)力掃描：恒定頻率為1 Hz，掃描范圍為0.1%～100%;頻率掃描：恒定應(yīng)力為0.1%，掃描范圍為0.1～10.0 Hz;剪切速率掃描：掃描范圍為1～100 s-1。

1.4 山茶油基油凝膠在餅干中的應(yīng)用

1.4.1 餅干的制備。

用電動攪拌機將100 g黃油或山茶油和100 g糖粉攪拌均勻，接著加入7.5%（M/V）脫脂奶粉水溶液60 mL，繼續(xù)攪拌5 min。再依次加入250 g低筋面粉、2.5 g食用鹽和1.5 g泡打粉，繼續(xù)攪拌5 min，得到餅干面團。搟面杖搟平后，用模具切成直徑為45 mm，厚度約5 mm的薄餅置于烤箱中，175 ℃烘烤15 min[10]。室溫下冷卻30 min，裝入聚乙烯袋，室溫貯藏備用。油凝膠替代黃油比例分別25%、50%、75%和100%。

1.4.2 餅干的感官評價[11]。邀請50名食品專業(yè)師生對餅干進行感官評分，評分標(biāo)準(zhǔn)見表1。

1.4.3 餅干擴展比和斷裂力的測定[10]。

采用游標(biāo)卡尺測量餅干的寬度和高度，二者的比值即為餅干的擴散比。采用三點斷裂法，使用TA-XY質(zhì)構(gòu)儀測定餅干的斷裂力，測試條件：選用HDP/3PB探頭，測前速度3 mm/s，測試速度2 mm/s，測后速度10 mm/s，測試臺水平間距35 mm，測試距離30 mm，觸發(fā)力10 g。

1.5 數(shù)據(jù)處理 每次試驗重復(fù)3次，結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差表示。采用Origin 8.5軟件繪圖，SPSS 22.0軟件分析差異顯著性（P<0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 乳液的微觀結(jié)構(gòu)

由圖1可知，乳液中油滴以球狀的形式分散，油滴大小隨著添加海藻酸鈉濃度的增大而減小，這可能由于乳液中海藻酸鈉濃度的升高促使其與L-AP作用形成的界面層變厚，進而有助于阻止油滴的聚集。Meng等[8]曾有過相似的報道，采用黃原膠和羥丙基甲基纖維素制備的乳液，其油滴尺寸隨著羥甲基纖維素濃度的增大而減小。

2.2 油凝膠的質(zhì)構(gòu)

由表2可知，油凝膠的硬度和黏著性隨著海藻酸鈉濃度的增大而顯著增加（P<0.05），這可能與凝膠劑構(gòu)建的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的致密程度有關(guān)，海藻酸鈉濃度越高形成的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)越致密，導(dǎo)致油凝膠的硬度和黏著性越大[12]。油凝膠的彈性隨著海藻酸鈉濃度的增加變化不明顯（P>0.05）。

2.3 油凝膠的流變學(xué)特性及油損失率

圖2結(jié)果表明，油凝膠的流變學(xué)特性與海藻酸鈉濃度密切相關(guān)。由圖2a可知，當(dāng)應(yīng)力小于1.00%時，油凝膠的彈性模量（G′）高于黏性模量（G″），表現(xiàn)為彈性為主的凝膠性能。應(yīng)力在1.00%～10.00%的掃描區(qū)域，G′和G″曲線出現(xiàn)一個明顯的交點，交點的位置隨著海藻酸鈉濃度的升高而右移，表明油凝膠的線性黏彈性范圍隨海藻酸鈉濃度的增大而變寬。圖2b顯示，在0～10.0 Hz，所有油凝膠的G′和G″曲線均保持平穩(wěn)，表現(xiàn)出較低的頻率依賴性。G′值和G″值均隨著油凝膠中海藻酸鈉濃度的升高而增加，1.6%海藻酸鈉制備的油凝膠的G′值最高，這可能是油凝膠隨著海藻酸鈉濃度的增大，凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)愈致密，從而具有更高的黏彈性[13]。圖2c顯示，油凝膠的表觀黏度隨著海藻酸鈉濃度的增加而逐漸增加，但隨剪切速率的增大而迅速下降，呈現(xiàn)出明顯的剪切稀化現(xiàn)象，這可能是凝膠網(wǎng)絡(luò)在剪切力的作用下發(fā)生重新排列，流動阻力減小所致[14]。圖2d顯示，在升溫過程中，所有油凝膠的G′值和G″值均未發(fā)生明顯變化，表明該油凝膠具有良好的耐熱性。

圖3顯示，海藻酸鈉濃度對油凝膠的油損失率有顯著性影響（P<0.05）。隨著海藻酸鈉濃度的升高，油凝膠的油損失率顯著降低。猜測與油凝膠干樣的硬度有關(guān)，海藻酸鈉濃度升高促使干樣的硬度增加，凝膠結(jié)構(gòu)增強，導(dǎo)致剪切過程對油凝膠結(jié)構(gòu)的破壞程度減弱，進而使油損失率降低[6]。同時，油凝膠中高濃度海藻酸鈉形成的致密三維凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)阻礙了油滴的流動和析出[15]。

2.4 餅干的感官評價

由圖4可知，黃油制備的餅干的感官評分最高，山茶油制備的餅干的感官評分最低。與市售黃油制備的餅干相比，油凝膠制備的餅干的口感、風(fēng)味和質(zhì)地均有所降低。但隨著油凝膠中海藻酸鈉濃度的增加，餅干的口感和質(zhì)地逐漸改善，當(dāng)油凝膠替代黃油比例為不超過50%時，其制備的餅干具有接近黃油餅干的感官評分。

2.5 餅干的擴展比和斷裂力 圖5表明，黃油制備的餅干的擴展比最低，茶油制備的餅干的擴展比最高，這可能由于茶油中固體脂肪含量低，在面團的揉制過程中缺乏良好的持氣能力導(dǎo)致餅干擴展比的增加。餅干的擴展比隨著油凝膠中海藻酸鈉濃度的增加總體呈降低趨勢，這是由于油凝膠中海藻酸鈉濃度升高促使油凝膠的黏著性增加，防止餅干在烘焙過程中結(jié)構(gòu)坍塌，進而降低了餅干的擴展比。另外，餅干的擴展比隨著油凝膠替代量的增加而增大，當(dāng)油凝膠替代黃油比例為不超過50%時，其制備的餅干可獲得與黃油餅干相似的擴展比。

由圖6可知，相較黃油制備的餅干，茶油制備的餅干的斷裂力明顯升高。隨著油凝膠中海藻酸鈉濃度的升高，餅干的斷裂力總體呈下降趨勢，這可能由于油凝膠中海藻酸鈉濃度的升高，導(dǎo)致油凝膠的凝膠結(jié)構(gòu)增強，從而更易與面團中的面筋結(jié)合，進而防止烘焙過程中面團結(jié)構(gòu)的坍塌。另外，當(dāng)油凝膠中海藻酸鈉濃度保持恒定時，隨著其替代黃油比例的增加，餅干的斷裂力逐漸升高，油凝膠替代黃油比例不超過50%時，其制備的餅干可獲得與黃油餅干接近的斷裂力。

3 結(jié)論

以山茶油為原料，以L-AP復(fù)合不同濃度海藻酸鈉為凝膠劑，研究了油凝膠替代黃油對餅干制作的影響。結(jié)果表明，隨著海藻酸鈉濃度的增加，乳液中油滴尺寸減小，干樣的硬度和黏著性明顯增強（P<0.05），油凝膠的G′值、G″值和表觀黏度增大，油凝膠替代黃油制作的餅干的擴展比及斷裂力降低，這可能與海藻酸鈉形成的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的緊密度有關(guān)。油凝膠替代黃油制作餅干，降低了餅干的感官評價、擴展比及斷裂力，但采用L-AP復(fù)合1.6%海藻酸鈉制備的山茶油凝膠替代25%和50%的黃油制備的餅干并不會引起質(zhì)構(gòu)弱化。

參考文獻

[1] MERT B，DEMIRKESEN I.Reducing saturated fat with oleogel/shortening blends in a baked product[J].Food Chem，2016，199：809-816.

[2]?? 張飛，柏云愛，魯海龍.飽和脂肪酸與健康研究進展[J].中國油脂，2012，37（4）：29-33.

[3] PEHLIVANOGˇLU H，DEMIRCI M，TOKER O S，et al.Oleogels，a promising structured oil for decreasing saturated fatty acid concentrations：production and food-based applications[J].Crit Rev Food Sci Nutr，2018，58（8）：1330-1341.

[4] LUO S Z，HU X F，PAN L H，et al.Preparation of camellia oil-based W/O emulsions stabilized by tea polyphenol palmitate：Structuring camellia oil as a potential solid fat replacer[J].Food Chem，2019，276：209-217.

[5] LUO S Z，HU X F，JIA Y J，et al.Camellia oil-based oleogels structuring with tea polyphenol-palmitate particles and citrus pectin by emulsion-templated method：Preparation，characterization and potential application[J].Food Hydrocoll，2019，95：76-87.

[6] MENG Z，QI K Y，GUO Y，et al.Macro-micro structure characterization and molecular properties of emulsion-templated polysaccharide oleogels[J].Food Hydrocoll，2018，77：17-29.

[7] JANG A，BAE W，HWANG H S，et al.Evaluation of canola oil oleogels with candelilla wax as an alternative to shortening in baked goods[J].Food Chem，2015，187：525-529.

[8] MENG Z，QI K Y，GUO Y，et al.Physical properties，microstructure，intermolecular forces and oxidation stability of soybean oil oleogels structured by different cellulose ethers[J].Eur J Lipid Sci Technol，2018，120（6）：1-10.

[9] LIU X，CHEN X W，GUO J，et al.Wheat gluten based percolating emulsion gels as simple strategy for structuring liquid oil[J].Food Hydrocoll，2016，61：747-755.

[10] RANGREJ V，SHAH V，PATEL J，et al.Effect of shortening replacement with flaxseed oil on physical，sensory，fatty acid and storage characteristics of cookies[J].J Food Sci Technol，2015，52（6）：3694-3700.

[11] SULIEMAN A A，ZHU K X，PENG W，et al.Rheological and quality characteristics of composite gluten-free dough and biscuits supplemented with fermented and unfermented Agaricus bisporus polysaccharide flour[J].Food Chem，2019，271：193-203.

[12] KADHUM A A H，SHAMMA M N.Edible lipids modification processes：A review[J].Crit Rev Food Sci Nutr，2017，57（1）：48-58.

[13] DOAN C D，TAVERNER I，SINTANG M D B，et al.Crystallization and gelation behavior of low-and high melting waxes in rice bran oil：A case-study on berry wax and sunflower wax[J].Food Biophys，2017，12（1）：97-108.

[14] TANG C H，LIU F.Cold，gel-like soy protein emulsions by microfluidization：Emulsion characteristics，rheological and microstructural properties，and gelling mechanism[J].Food Hydrocoll，2013，30（1）：61-72.

[15] FU H，LO Y M，YAN M T，et al.Characterization of thermo-oxidative behavior of ethylcellulose oleogels[J].Food Chem，2020，305：1-7.